MC-TENG : système d'alarme auto-alimenté pour surveillance continue des incendies de forêt et de l'environnement

Un nouveau dispositif connu sous le nom de MC-TENG — abréviation de générateur triboélectrique nanogénérateur cylindrique multicouche — génère de l'énergie électrique en récupérant l'énergie du mouvement sporadique des branches d'arbres d'où il pend. Le système de détection auto-alimenté pourrait surveiller en continu les conditions d'incendie et environnementales sans nécessiter de maintenance après le déploiement.

Les méthodes traditionnelles de détection d'incendies de forêt incluent la surveillance par satellite, les patrouilles au sol, les tours de guet, et autres qui ont des coûts de main-d'œuvre et financiers élevés en retour pour une faible efficacité. Les technologies de capteurs à distance actuelles deviennent plus courantes mais reposent principalement sur la technologie des batteries pour l'alimentation.

Bien que les cellules solaires aient été largement utilisées pour l'électronique portable ou les systèmes auto-alimentés, il est difficile de les installer dans une forêt en raison de l'ombrage ou de la couverture du feuillage dense.

La technologie TENG convertit l'énergie mécanique externe — comme le mouvement d'une branche d'arbre — en électricité par le biais de l'effet triboélectrique, un phénomène où certains matériaux deviennent électriquement chargés après s'être séparés d'un second matériau avec lequel ils étaient précédemment en contact.

La version la plus simple du dispositif TENG se compose de deux manchons cylindriques de matériaux uniques qui s'emboîtent l'un dans l'autre. Le manchon central est ancré par le haut tandis que le manchon inférieur est libre de glisser de haut en bas et de se déplacer latéralement, contraint uniquement par une bande élastique ou un ressort. Alors que les deux manchons se déplacent de manière désynchronisée, la perte intermittente de contact génère de l'électricité. Les MC-TENG sont équipés de plusieurs couches triboélectriques hiérarchiques, augmentant la sortie électrique.

Le MC-TENG stocke son courant électrique généré sporadiquement dans un micro-supercondensateur à base de nanotubes de carbone. Les chercheurs ont sélectionné cette technologie pour ses temps de charge et de décharge rapides, permettant au dispositif de se charger adéquatement avec seulement de courtes mais soutenues rafales de vent. À une fréquence de vibration très faible, le MC-TENG peut générer efficacement de l'électricité pour charger le supercondensateur attaché en moins de trois minutes.

Les chercheurs ont équipé le prototype initial de capteurs de monoxyde de carbone et de température. L'ajout d'un capteur de température visait à réduire la probabilité d'un faux positif de lecture de dioxyde de carbone.

L'équipe testera sur le terrain un dispositif de production pour surveiller les conditions environnementales forestières et tester des scénarios, en utilisant des matériaux qui imitent un vrai feu.

Ils visent également à ajouter des fonctionnalités supplémentaires, permettant au dispositif d'être adapté aux conditions météorologiques et environnementales où il est déployé.